基于有限元边界积分方法的分析阵列天线辐射特性文献综述

 2022-11-05 03:11

文献综述

本文的材料主要来源于国内外的文献、期刊、学术论文、报纸和专业的网络资料。

1.电磁场及计算电磁论的发展史

1873年,James Clerk Maxwell出版了科学名著《电磁理论》,他在这本书中全面地阐述了电磁场理论,这一理论成为经典物理学的重要支柱之一,他是众多电磁理论的基础。在这一百多年的时间里,电磁理论得到了迅速的应用和发展。他不仅在民用方面得到了广泛的应用,比如说电视广播、无线电话、GPS导航等,而且在军事方面得到了广泛的应用,比如机载雷达、电磁炮、军用卫星等。

随着电磁学不断地发展,一门学科从中脱颖而出,它就是计算电磁学。计算电磁学是从高等电磁学分离出的一门学科,它主要研究数值计算等。随着计算机硬件和软件技术的飞速发展,计算电磁学已经逐渐取代经典电磁学而成为现代电磁理论研究的主流。

1943年,有限元方法由R.L.Courant首先提出,一开始就是为了解决位势理论中的变分问题。随着有限元方法的不断发展,它不仅可以对滤波器、功分器、天线、分配器等微波器件进行计算分析,还可以对点此目标的雷达散射面积进行仿真分析。在1969年,P.P.Silvester用有限元方法分析了空腔波导中的电磁传播,这是首次将有限元方法应用于计算电磁领域。现在许多商用的仿真软件都是基于有限元方法的,比如说安捷伦公司的Ansoft HFSS仿真软件。但是有限元方法存在着自身的缺点,它在分析开域问题时,必须吸收边界来作为边界条件,这样有限元反复发所需要的离散的空间将变大,这样计算的矩阵元素将扩大,计算的未知量大大提高,计算所消耗的内存将有很大提升。但是矩量法作为积分方程类数值方法,它在求开域问题时十分有效,所有我们想到将矩量法和有限元方法结合到一起,这样的结合类方法被称之为有限元边界积分法。

2.有限元边界积分方法基本原理:

本论文讨论的方法是有限元边界积分方法,而有限元边界积分方法在边界积分部分

使用的是矩量法,因此我们首先给出矩量法的基本原理。

矩量法在电磁计算中的数学处理过程是,首先,推导出适当的电磁场积分方程,这

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